可折疊展開(kāi)式傘狀龍骨結(jié)構(gòu)聚光器結(jié)構(gòu)及性能分析.pdf

1、太陽(yáng)能熱推進(jìn)(STP：SolarThermalPropulsion)直接利用聚焦的太陽(yáng)輻射能來(lái)加熱推進(jìn)劑以產(chǎn)生推力。在航天工程領(lǐng)域，探索適用于深遠(yuǎn)空間作業(yè)的新一代太陽(yáng)能高效聚光器是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)出高功率、高聚光比、小發(fā)射質(zhì)量和小運(yùn)載體積的太陽(yáng)能聚光器是STP系統(tǒng)的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)有的聚光器主要有拋物面型、固定剛性結(jié)構(gòu)以及充氣展開(kāi)式結(jié)構(gòu)。固定剛性結(jié)構(gòu)聚光器具有面差小、制造工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但也存在系統(tǒng)發(fā)射質(zhì)量較大、包絡(luò)體積龐大、產(chǎn)生的功率

2、小，不能匯聚足夠的能量加熱STP推進(jìn)器，難于適合于深空空間作業(yè)的缺點(diǎn)。地面試驗(yàn)采用的充氣展開(kāi)式聚光器雖然自重較低，有效減輕了發(fā)射質(zhì)量，但系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不高，使用時(shí)存在展開(kāi)度不高、展開(kāi)速度無(wú)法控制、起皺無(wú)法消除的缺點(diǎn)。選用材質(zhì)輕、抗拉伸強(qiáng)度高的龍骨材料，將傘狀龍骨結(jié)構(gòu)引入可折疊展開(kāi)式聚光器的的設(shè)計(jì)方案，可改進(jìn)可折疊展開(kāi)式聚光器存在面差大、展開(kāi)后無(wú)法形成理想拋物面的缺點(diǎn)?？烧郫B展開(kāi)式傘狀龍骨聚光器聚焦準(zhǔn)確度高、可展開(kāi)度高、包絡(luò)體積小、

3、發(fā)射質(zhì)量輕、聚光器傘面缺陷少，并有利于提高跟日系統(tǒng)精度。
　　 在本文工作中，針對(duì)可折疊展開(kāi)式傘狀龍骨聚光器具有自重低、功率高、比沖高、推力適中的特點(diǎn)，利用ANSYS與ZEMAX軟件對(duì)功率為100kW的可折疊展開(kāi)式傘狀龍骨聚光器在太空環(huán)境中的聚光性能進(jìn)行模擬分析。在太陽(yáng)風(fēng)及襯底薄膜表面張力的影響下，傘面最大應(yīng)力為1.66MPa，遠(yuǎn)小于Kevlar材料及Ti-6Al-4V龍骨材料的閾值強(qiáng)度，傘面最大形變僅為0.941mm，焦斑半徑